Завдання

Визначити послідовність проектування чернового профілю на основі деталі з урахуванням номінального припуску δ, поля допусків на штампуванні та технологічних похилів. Розрахувати з урахуванням 2/3 поля допусків та температурного розширення металу зазначені розміри.

Розробити калібрування інструмента пресопрокатної лінії, що включає: осадовий прес зусиллям 20 МН, заготовочний прес зусиллям 40/20 МН, формувальний прес зусиллям 60 МН, масу та розміри вихідної заготовки.

Вихідна інформація наведена в табл. 1

Таблиця 1 – Вихідна інформація

1 Технічна характеристика пресопрокатної лінії

Лінія складається з декількох ділянок:

1. Ділянка підготовки заготівок:

- склад злитків;

- злиткоразрізні верстати;

- злитколомателі з ділянкою зважування і вибракування заготівок.

2. Пресопрокатна ділянка:

- кільцева нагрівальна піч;

- пресове устаткування для осідання, формування і прошивання заготівки.

3. Термічна ділянка:

- печі ізотермічної витримки;

- печі для нагрівання під загартування і нормалізацію;

- агрегати для об’ємного загартування;

- печі для відпуску та відпалу виробів.

4. Ділянка для обробки та приймання виробів:

- стенд приймання виробів;

- склад готової продукції;

- устаткування для ремонту.

Устаткування кільце прокатного відділення, починаючи від ділянки підготовки заготівок до обробки виробів, зв’язано між собою відповідними передавальними і транспортуючими пристроями і являє собою єдину технологічну лінію, що забезпечує потокове виробництво виробів (рис. 1.1).

Рис. 1.1 – План розташування устаткування

1 – склад злитків; 2 – розрізні верстати і злитколомателі зі зважуванням злитків; 3 – кільцева піч; 4 – гідрозбив; 5 – прес 20 МН; 6 – ваги; 7 – прес 40/20 МН; 8 – контувачі; 9 – прес 8 МН; 10 – прес 60 МН.

2 Сортамент виробництва кільцевих виробів

У кільцепрокатному відділенні передбачається виробництво суцільнокатаних залізничних бандажів, прямокутних і фігурних кілець для машинобудування з вуглецевих і легованих сталей наступних геометричиних параметрів:

- зовнішній діаметр 700 – 3000 мм;

- внутрішній діаметр 400 – 2880 мм;

- висота 50 – 400 мм;

- товщина 25 – 200 мм;

- маса 200 – 1400 кг.

3 Технологічні схеми виробництва кільцевих заготівок

Виробництво залізничних бандажів і кільцевих заготівок здійснюється на пресах і кільцепрокатних станах.

У процесі деформаційного переділу можливі відмінності, що полягають у використанні різних видів термічної обробки.

Метал для виробництва кільцевих виробів з вуглецевих і низьколегованих сталей надходить у кільцепрокатне відділення у виді багатосегментних злитків із прибуткової і без прибуткової частини, у виді круглих конічних злитків без прибуткової частини, а для виробництва виробів з легованих сталей – у виді кратних катаних, кутих чи відцентробежнолітних штанг.

Злитки з вуглецевих сталей власного виробництва з мартенівського цеху попадають на склад ділянки підготовки заготівок на залізничних платформах.

Злитки, катані, відцентробежнлитні штанги, що поставляються збоку, складууються на складі металу, відкіля поплавочно на залізничних чи платформах автотранспортом транспортуються в кільцепрокатне відділення.

Розвантаження злитків, кратних штанг і складування їх у штабелі здійснюється мостовими кранами. Зі складу злитки, кратні штанги мостовими кранами передаються на злиткоразрізні верстати моделі 18А65, на яких виробляється розкрій і надрізання їх на індивідуальні заготівки. Відтяті злитки, кратні штанги укладаються на проміжному складі ламанні злитків і сортування індивідуальних заготівок, де виробляється їхнє ломання. У процесі ламання злитків донна і прибуткова частина відділяються, індивідуальні заготівки контролюються, зважуються, маркіруються і сортуються по плавках, ескізам порізки і ваговим групам. При необхідності тут саме індивідуальні заготовки піддаються ремонту. Підготовлені заготівки комплектуються поплавочно і по ваговим групам на проміжному складі заготівок, відкіля, відповідно, попадають до нагрівальних печей.

Нагрівання заготівок здійснюється в дві стадії: нагрівається до температури 900º С в першій печі і донагрів до темперератури 1100-1300º С здійснюється у другій печі. Можливе також нагрівання заготівок до температури 1100-1300º С в кожній з печей.

Нагріті до заданої температури заготівки поштучно рольгангом подаються на пресопрокатну лінію, де послідовно піддаються гідросбиву окалини, попередньому осіданню, автоматичному зважуванню, формуванню, прошиванню. Надалі, у залежності від складності одержання профілю і габаритних розмірів готового виробу, прошиті заготівки піддаються деформуванню по різних схемах з використанням двох кільцепрокатних станів і формувального преса зусиллям 60 МН:

- один зі станів;

- І стан + ІІ стан;

- прес 60 МН + ІІ стан;

- І стан + прес 60 МН;

- І стан + прес 60 МН + ІІ стан;

- прес 60 МН.

Прокатані чи відформировані кільцеві заготівки поштучно транспортуються до розтяжного преса, де калібруються по внутрішньому діаметрі, потім кожен виріб маркірується на клеймовочній машині. Після нанесення маркирування кільцеві заготівки транпортуються через камеру регламентованого охолодження, де прохолоджуються до заданої температури, але не нижче 300º С. охолоджені заготівки штабелюються в стопи, що мостовими кранами завантажуються в печі ізотермічної витримки. У цих печах вони нагріваються і витримуються протягом 4-12 годин, після чого стопи мостовими кранами витягуються з печей і в залежності від вимог до готової продукції піддаються: нормалізації, поліпшенню (загартування+відпуск), відпуску, відпалу чи передаються на ділянку обробки виробів.

Після відпалу чи відпуску, стопи мостовими кранами відвантажуються на проміжний склад, де прохолоджуються до температури цеху на повітрі.

Охолоджені на повітрі кільцеві заготівки стопами передаються на стенд приймання і контроль готових виробів відділом технічного контролю, де піддаються візуальному огляду, автоматичному і ручному контролю геометричних розмірів, іспитам на твердість, ультразвуковому контролю і сортуються на гідні, умовно-гідні, остаточний брак.

Умовно-гідні заготівки піддаються ремонту чи виправленню і вдруге піддаються контролю.

Гідні вироби, в залежності від вимог діючих стандартів і ТУ, піддаються іспитам механічних властивостей, контролю макроструктури і стопами транспортуються на склад готової продукції.

4 Характеристика виробничих ділянок і основних агрегатів

4.1 Ділянка підготовки заготівок

До складу ділянки підготовки заготівок входять:

- склад злитків, кратних кованих, катаних, відцентробіжнолітих штанг;

- 12 злиткорозрізних верстатів;

- злитколоматель з лінією сортування індивідуальних заготівок;

- проміжний склад заготівок.

Для виготовлення кілець і бандажів з вуглецевих марок сталей використовуються багатосегментний колісний злиток, трубні злитки №9 і №11, а для кілець з легованих марок сталей – злитки, кратні катані, ковані і віцентробежнолиті штанги, що поставляються з боку.

Геометричні параметри вихідних злитків і штанг представлені в табл 4.1.

Таблиця 4.1 – Геометричні параметри вихідних заготівок

4.1.1 Склад злитків

Комплексні злитки, кратні штанги приймаються на склад поплавочно при наявності сертифіката, у якому вказується кількість злитків, штанг, загальна вага плавки, хімічний аналіз плавки, діаметр і довжина злитків.

Злиткі, які надходять на склад кільцепрокатного відділення, укладаються в штабелі роздільно по марках сталі, поплавочно по видах вихідного матеріалу. Склад оснащений 5-ма електромостовими кранами вантажопідйомністю 10т. – 4шт. і 5т. – 1шт, що працюють від джерела перемінного струму. Площа складу – 604, 8 м², ємність – 2419 т.

4.1.2 Злиткоразрізні верстати

У кільцепрокатному відділенні встановлено 12 спеціальних злиткоразрізних верстатів. На них розрізаються злитки діаметром до 590 мм, довжиною до 2800мм і катані, куті, відценробіжнолиті штанги діаметром 375-550 мм, масою 1350-5200кг. Злитки, що підлягають разрізанню, не повинні мати дефекти, які заважають їх установці і закріпленню, а саме: задирки, літники, лійки та ін.

4.1.3 Ділянка ламання злитків

Надрізані злитки мостовим краном подаються в жолоби, установлені з кроком 1000 мм на моторному візку, або в стаціонарний жолоб. Візок, переміщаючись по рейковому шляху, подає злитки на вісь лінії, у якій установлений штовхальник. Штовхальник встановлений на спеціальних стійках і зіштовхує злитки з жолобів візка в жолоб встановлений перед злитколамателем. Робочий хід штовхальник робить із зупинками проштовхуючи попередній злиток так, щоб кожен черговий надріз злитка розташовувався в площині дискового клина злитколомателя. При цьому усі відламані заготівки просуваються через пристрій для видавлення головної частини злитка. Відходи донної частини злитка віддаляються за допомогою автогену перед установкою злитка на жолоб лінії ламання.

4.2 Відділення нагрівання зоготівок

Характеристика печей.

Кільцеві печі №1 і №2 діаметром 18, 2 м призначені для нагрівання заготівок до температури 1120-1300°С перед деформацією. Піч має замкнуту кільцеподібну форму і складається зі стаціонарної частини, внутрішньої і зовнішньої стінок, підвісного зводу й обертової усередені кільця подини. Для герметизації робочого простору печі між обертовою подиною і стінками маються два гідро затвори. Печі мають водоохолоджуючі перегородки: між вікнами посаду і видачі, перед вікном видачі а також перед і за димовідбором.

Основні параметри печі:

- зовнішній діаметр 18200мм;

- середній діаметр 13335мм;

- внутрішній діаметр 8470мм;

- ширина пода 3728мм;

- активна ширина пода 3425мм;

- висота робочого простору 1600мм;

- площа подини 143, 41м²;

У зовнішній кільцевій стіні печі розташовані вікна посадки і видачі заготівок. Кут між осями завантаження і вивантаження складає 28º. Опалення печі здійснюється природним газом. Усього на печі встановлено 42 пальники, у тому чіслі 22 по зовнішньому кільцю, 16 по внутрішньому і 4 на зводі.

4.3 Маніпулятор

Маніпулятор (рис. 4.1) являє собою раму 2, встановлену в осях на опорах 3 з можливістю хитання від 2-х гідро циліндрів 4. Візок переміщається в направляючих рами під дією гідро циліндра 5 на хід 3000мм. Захоплення заготівки 6 здійснюється двома важелями 7 із приводом від гідро циліндра. Для обмеження ходу візка в крайніх положеннях передбачені по 2-і підпружененні упора, закріпленних на рамі 2.

Рис. 4.1 – Маніпулятор кільцевих заготівок.

4.4 Камера гідрозбиву окалини з заготівок

Камера гідрозбиву (рис. 4.2) призначена для збиву окалини з верхнього і нижнього торців заготівки 1 струменями води високого тиску, подаваної через сопла 2. Камера 3 зроблена у виді сталевої коробки з торцевими прорізами для проходу кліщів маніпулятора 4 із заготівлею. У середені камері зверху і знизу вставлені колектори 5 і 6 із соплами. Нижній колектор 5 закріплений жорстко, а верхній може переміщатися по висоті в залежності від висоти заготівки. Підйом і опускання верхнього колектора механічне, 7 – ручне.

При проходженні заготівки через камеру швидкість візка маніпулятора зменшується. Керування приводом клапана подачі води високого тиску до колектора автоматичне від кінцевих вимикачів, установлених на маніпуляторі.

Рис.4.2 – Камера гідрозбиву окалини.

4.5 Пресопрокатне відділення.